选修35第18章《原子结构》课件.ppt
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- 原子结构 选修 35 18 课件
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1、原子结构原子结构rwr2009051 电子的发现电子的发现科学的历史科学的历史 1858年,德国物理学家普吕克尔在实验种观年,德国物理学家普吕克尔在实验种观察到了玻璃壁上的荧光和影子。察到了玻璃壁上的荧光和影子。1876年,德国物理学家戈德斯坦认为管壁上年,德国物理学家戈德斯坦认为管壁上的荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的的荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击引起的,并把这种射线叫做撞击引起的,并把这种射线叫做阴极射线阴极射线。金金属属片片影影子子荧荧光光 科学家的争论:科学家的争论:电磁波?电磁波?带电的粒子?带电的粒子?如果你是当时的科学家,你选择一个什么样如果你是当时的科学家,
2、你选择一个什么样的实验来证明阴极射线是什么物质?的实验来证明阴极射线是什么物质?加电场或磁场加电场或磁场 这么简单的事情当时的科学家还在争论,说明想这么简单的事情当时的科学家还在争论,说明想获得实验的成功并不容易获得实验的成功并不容易金金属属片片影影子子荧荧光光汤姆孙的实验(汤姆孙的实验(1)汤姆孙的实验(汤姆孙的实验(1)2qEmB R证证明明了了射射线线带带负负电电qvBqEEvB2vqvBmRqvmBREEBB汤姆孙的实验(汤姆孙的实验(1)K极换不同的材料,所有比极换不同的材料,所有比荷的数值都是相同的。荷的数值都是相同的。它是构成物质的共有成分它是构成物质的共有成分汤姆孙的实验(汤姆
3、孙的实验(2)汤姆孙在测定荷质比汤姆孙在测定荷质比e/me后不到二年。他注意到后不到二年。他注意到:在在一定条件下,在饱和蒸气一定条件下,在饱和蒸气中电荷是作为凝聚核而存中电荷是作为凝聚核而存在的。测定了雾滴的数目在的。测定了雾滴的数目和电荷的总量,可算出电和电荷的总量,可算出电子电荷的平均值。当时他子电荷的平均值。当时他得到的数据为得到的数据为310-10绝对绝对静电单位静电单位(esu)。汤姆孙是。汤姆孙是第一个测出电子电量的人。第一个测出电子电量的人。尽管不准确,但证明了射线尽管不准确,但证明了射线的带电量与氢离子大致相同的带电量与氢离子大致相同()()2000eHqqmm采用高斯单位制
4、(采用高斯单位制(CGSE),),则电荷的电量单位是静电单位则电荷的电量单位是静电单位(esu)电电子子汤姆孙的实验(汤姆孙的实验(3)汤姆孙又研究以下的各种现象汤姆孙又研究以下的各种现象 光电效应光电效应 放射性物质的自发辐射:放射性物质的自发辐射:射线射线 金属高温时发射粒子金属高温时发射粒子 都发射出同样的带电粒子都发射出同样的带电粒子电子。由此可电子。由此可见电子是原子的组成部分,是比原子更基本见电子是原子的组成部分,是比原子更基本的粒子。的粒子。电子的电量和质量电子的电量和质量 1910年密立根的油滴实验测得了电子电量的年密立根的油滴实验测得了电子电量的精确值。电子电荷量的现代值为精
5、确值。电子电荷量的现代值为.()191 60217733 4910Ce代代人人比比荷荷,可可得得.31e9 1093897 10kgmpe1836mm 我的评价:我的评价:汤姆孙的发现是打开原子世界的钥匙。汤姆孙的发现是打开原子世界的钥匙。如果你是那个年代的科学家,汤姆孙的发现如果你是那个年代的科学家,汤姆孙的发现会引发你思考什么样的问题?会引发你思考什么样的问题?2 原子的核式结构模型原子的核式结构模型原子内部是什么样子的?原子内部是什么样子的?既然带负电的粒子既然带负电的粒子(电子电子)质量这么小,那么质量这么小,那么带正电的部分是如何分布的呢?带正电的部分是如何分布的呢?西瓜模型西瓜模型
6、 枣糕模型枣糕模型卢瑟福卢瑟福 粒子散射实验粒子散射实验 卢瑟福从卢瑟福从1909年起做了著名的年起做了著名的粒子散射实验,实粒子散射实验,实验的目的是想证实汤姆孙原子模型的正确性验的目的是想证实汤姆孙原子模型的正确性。粒子是什么粒子?粒子是什么粒子?氦核(两个单位正电、质量是氢原子质量的氦核(两个单位正电、质量是氢原子质量的4倍)倍)如果汤姆孙的枣糕模型是正确的,你预计实验的结如果汤姆孙的枣糕模型是正确的,你预计实验的结果会是什么样子?果会是什么样子?卢瑟福卢瑟福 粒子散射实验粒子散射实验 实验结果:实验结果:绝大多数绝大多数 粒子穿过金箔后,基本上仍沿原来的粒子穿过金箔后,基本上仍沿原来的
7、方向前进。方向前进。少数少数 粒子粒子(约占八千分之一约占八千分之一)发生了大角度偏转,发生了大角度偏转,甚至超过了甚至超过了90o,也就说几乎被也就说几乎被“撞了回来撞了回来”。实验结果说明了什么?实验结果说明了什么?卢瑟福卢瑟福 原子模型原子模型 原子中带正电部分的体积很小,但几乎占有全部质原子中带正电部分的体积很小,但几乎占有全部质量,电子在正电体的外面运动。正电的体积很小,量,电子在正电体的外面运动。正电的体积很小,被称为被称为原子核原子核。这个模型被称为。这个模型被称为核式结构模型核式结构模型。电子对电子对 粒子的作用忽略不计。粒子的作用忽略不计。因为原子核很小,大部分因为原子核很小
8、,大部分 粒子穿粒子穿过原子时离原子核很远,受到较小过原子时离原子核很远,受到较小的库仑斥力,运动几乎不改变方向。的库仑斥力,运动几乎不改变方向。极少数极少数 粒子穿过原子时离原子核粒子穿过原子时离原子核很近,因此受到很强的库仑斥力,很近,因此受到很强的库仑斥力,发生大角度散射。发生大角度散射。卢瑟福按照这个模型,利用经典力学计算了向卢瑟福按照这个模型,利用经典力学计算了向各个方向散射的各个方向散射的 粒子比例,结果与实验相符。粒子比例,结果与实验相符。卢瑟福粒子散射实验中为何使用的是金箔?卢瑟福粒子散射实验中为何使用的是金箔?方颖 浙江省宁波市奉化中学 http:/ 原子核的电荷就是核内的质
9、子数原子核的电荷就是核内的质子数 一般的原子核,核半径的数量级一般的原子核,核半径的数量级10-15m,而整,而整个原子半径的数量级是个原子半径的数量级是10-10m,两者相差十万,两者相差十万倍之多。可见原子内部是十分倍之多。可见原子内部是十分“空旷空旷”的。的。如果地球如果地球(半径半径6.4106m)是原子,那么原子核有是原子,那么原子核有多大?多大?如果篮球如果篮球(约约13cm)是原子,那么原子核有多大?是原子,那么原子核有多大?3 氢原子光谱氢原子光谱 卢瑟福的卢瑟福的粒子散射实验揭开了原子的核式结粒子散射实验揭开了原子的核式结构。构。今天的实验事实将帮助我们了解今天的实验事实将帮
10、助我们了解“电子在原电子在原子核外是如何运动的?子核外是如何运动的?”色散色散光谱光谱色散色散三种光谱三种光谱钠蒸汽发光钠蒸汽发光白光通过低温钠蒸汽白光通过低温钠蒸汽光谱及光谱分析光谱及光谱分析 每种元素每种元素的明线光谱或吸收光谱都是的明线光谱或吸收光谱都是不一样不一样的的.所以利用物质产生的明线光谱或吸收光谱可所以利用物质产生的明线光谱或吸收光谱可鉴定物鉴定物质的成份质的成份,这就是光谱分析,这就是光谱分析。光光谱谱发射发射光谱光谱吸收吸收光谱光谱连续连续光谱光谱明线明线光谱光谱炽热物体发出的炽热物体发出的光通过温度较低光通过温度较低的气体的气体炽热的固体、液体炽热的固体、液体或高压气体或
11、高压气体稀薄气体发光稀薄气体发光氢原子光谱氢原子光谱 为什么书上特别研究氢原子光谱为什么书上特别研究氢原子光谱 氢原子光谱的特点是什么?氢原子光谱的特点是什么?氢原子发出光的波长(频率)是不连续的氢原子发出光的波长(频率)是不连续的22111 ()2Rn 巴巴 尔尔 末末 系系卢瑟福模型遇到的困难卢瑟福模型遇到的困难 经典物理学经典物理学核外电子受库伦力作用,所以它不可能是静止的。它必核外电子受库伦力作用,所以它不可能是静止的。它必须绕核转动。须绕核转动。电子的周期性运动,导致电磁场的周期变化,就电子的周期性运动,导致电磁场的周期变化,就会激发电磁波。因为辐射电磁波,电子的能量会会激发电磁波。
12、因为辐射电磁波,电子的能量会不断减少,最后一头栽倒在原子核上。但事实是不断减少,最后一头栽倒在原子核上。但事实是原子是很稳定的。原子是很稳定的。按照经典理论,电子辐射电磁波的频率与其绕核按照经典理论,电子辐射电磁波的频率与其绕核的频率相同。电子能量减少,就会离核越来越近,的频率相同。电子能量减少,就会离核越来越近,转得越来快。这个变化是连续的,就应该辐射的转得越来快。这个变化是连续的,就应该辐射的各个波长(频率)的电磁波。但实际上原子的谱各个波长(频率)的电磁波。但实际上原子的谱线是分立的。线是分立的。4 玻尔的原子模型玻尔的原子模型第三节书第三节书-光谱:提示我们,原子光谱:提示我们,原子发
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